JP4520016B2 - 電子内視鏡装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体から発せられる自家蛍光による蛍光観察が可能な電子内視鏡装置に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被検体としての生体に紫外光等の励起光を照射した場合にこの生体から発せられる蛍光（自家蛍光）を撮像することにより、生体の観察に供する電子内視鏡装置が、利用されている。なお、病変の生じた生体組織から発せられる自家蛍光の強度は、健康な生体組織から発せられる自家蛍光の強度よりも小さいことが知られている。従って、術者は、この自家蛍光による被検体の蛍光画像を観察することにより、その蛍光強度の小さい領域に、病変が生じている可能性が高いと、認識することができる。
【０００３】
この電子内視鏡装置は、白色光と励起光とを交互に切り換えて射出する光源ユニット，射出された白色光及び励起光を導く照明光学系，及び，照明光により照明された被検体を撮像するＣＣＤを、備えている。
【０００４】
そして、照明光学系から射出された白色光が被検体を照明している間に、ＣＣＤは、その被検体の像を取得し、参照画像信号として出力する。一方、照明光学系から射出された励起光が被検体を照射すると、この被検体は、自家蛍光を発する。すると、ＣＣＤは、この自家蛍光による被検体像を撮像して、蛍光画像信号として出力する。
【０００５】
これら参照画像信号及び蛍光画像信号に基づいて、被検体の診断用画像信号が生成される。即ち、参照画像信号における特定の色成分に対応した部分から、蛍光画像信号が減算されることにより、診断用画像信号が生成される。この診断用画像信号は、モニタに診断用画像として表示される。
【０００６】
この診断用画像は、被検体における自家蛍光の発せられていない部分については、モノクロ画像と同様に表示される。しかし、この診断用画像は、被検体における自家蛍光が発せられている部分については、その自家蛍光の強度に応じて着色された状態で、表示される。従って、術者は、この診断用画像を観察することにより、被検体の形状を把握するとともに、当該被検体における自家蛍光の強度を認識して、診断を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術による電子内視鏡装置は、被検体のモノクロ画像を示す参照用画像信号に画像処理を施すことにより、診断用画像信号を生成している。従って、術者は、被検体のカラー画像を観察することはできない。
【０００８】
なお、被検体のカラー画像と上記診断用画像とを切り換えて観察可能な電子内視鏡装置も提案されている。しかし、この電子内視鏡装置は、被検体のカラー画像と診断用画像とを同時に動画表示することができない。従って、術者は、被検体のカラー画像を観察しつつ、当該カラー画像における自家蛍光の強度分布を同時に知ることはできない。
【０００９】
そこで、被検体のカラー画像信号に自家蛍光の強度分布に応じた画像処理がなされた診断用画像信号を生成する電子内視鏡装置を提供することを、本発明の課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子内視鏡装置は、上記課題を解決するために、以下のような構成を採用した。
【００１１】
即ち、この電子内視鏡装置は、被検体を照明する照明光学系と、青色光，緑色光，赤色光，及び，生体組織自体からの蛍光を励起する励起光を発し、これら青色光，緑色光，赤色光，及び励起光を、順次、前記照明光学系へ導く光源ユニットと、前記被検体表面からの光のうちの励起光以外の成分を収束させて、この被検体表面の像を形成する対物光学系と、前記対物光学系によって形成された被検体表面の像を撮像して画像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子により取得された画像信号のうち、前記照明光学系に青色光が導かれている期間に対応する部分に基づいてＢ画像信号を取得し、前記照明光学系に緑色光が導かれている期間に対応する部分に基づいてＧ画像信号を取得し、前記照明光学系に赤色光が導かれている期間に対応する部分に基づいてＲ画像信号を取得し、前記照明光学系に励起光が導かれている期間に対応する部分に基づいて蛍光画像信号を取得し、取得したＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号から選択される参照画像信号から、蛍光画像信号を減算することにより差分信号を生成し、生成した差分信号の強度に応じて、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号から選択される１つ以上の増幅対象信号を増幅し、増幅した増幅対象信号，並びに，Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号のうちの増幅対象信号以外の信号を、診断用画像信号として出力するプロセッサとを、備えたことを特徴とする。
【００１２】
このように構成されると、増幅対象信号は、参照画像信号から蛍光画像信号が差し引かれることにより得られた差分信号の強度に応じて、増幅される。即ち、増幅対象信号における被検体の自家蛍光が弱い部分に相当する部分が、大きく増幅される。なお、前記増幅対象信号は、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号であってもよい。また、この増幅対象信号は、Ｂ画像信号のみであってもよい。
【００１３】
なお、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号のうち、通常、Ｇ画像信号が最も大きな強度で取得される。このため、参照画像信号は、このＧ画像信号であることが好ましい。
【００１４】
また、プロセッサは、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号を、輝度信号，及び１つ以上の色差信号に変換してもよい。この場合には、プロセッサは、輝度信号を参照画像信号及び増幅対象信号とする。なお、色差信号は、一対であってもよく、単一であってもよい。さらに、プロセッサは、増幅された増幅対象信号（輝度信号）と、増幅されていない色差信号とを、診断用画像信号として出力してもよく、これら輝度信号及び色差信号を、カラー画像のＢ成分，Ｇ成分，及びＲ成分に夫々対応した３つの画像信号に変換した後に、これら各画像信号を診断用画像信号として出力してもよい。
【００１５】
また、増幅対象信号が増幅される際のゲイン（係数値）は、差分信号の強度が大きい場合には大きく設定され、差分信号の強度が小さい場合には小さく設定される。なお、このゲインは、差分信号の強度に対して比例していてもよく、差分信号の強度に応じて階段状（ステップ状）に変化してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態による電子内視鏡装置について、説明する。
【００１７】
【第１実施形態】
＜電子内視鏡装置の全体構成＞
図１は、この電子内視鏡装置の構成図である。この図１に示されるように、電子内視鏡装置は、電子内視鏡１，及び，外部装置（光源・プロセッサ装置）２を、備えている。
【００１８】
まず、電子内視鏡（以下、内視鏡と略記）１について説明する。この内視鏡１は、図１にはその形状が示されていないが、生体内に挿入される可撓管状の挿入部，この挿入部の基端側に対して一体に連結された操作部，及び，この操作部と外部装置２とを連結するライトガイド可撓管を、備えている。
【００１９】
内視鏡１の挿入部の先端は、硬質部材製の図示せぬ先端部により封止されている。また、この挿入部の先端近傍の所定領域には、図示せぬ湾曲機構が組み込まれており、当該領域を湾曲させることができる。操作部には、湾曲機構を湾曲操作するためのダイヤル，及び各種操作スイッチが、設けられている。
【００２０】
この内視鏡１の先端部には、少なくとも３つの開口が開けられており、これら３つの開口のうちの２つは、配光レンズ１１，及び，対物レンズ１２により、夫々封止されている。なお、他の開口の１つは、鉗子孔として利用される。
【００２１】
さらに、内視鏡１は、ライトガイド１３を有している。このライトガイド１３は、光ファイバが多数束ねられてなるファイババンドルから構成されている。そして、このライトガイド１３は、その先端面（出射面）を配光レンズ１１に対向させるとともに、挿入部，操作部及びライトガイド可撓管内を引き通され、その基端側が外部装置２内に引き込まれている。なお、これらライトガイド１３及び配光レンズ１１は、照明光学系に相当する。
【００２２】
また、内視鏡１は、撮像素子としてのＣＣＤ（charge-coupled device）エリアセンサ１４を備えている。このＣＣＤエリアセンサ（以下ＣＣＤと略記）１４の撮像面は、内視鏡１の先端部が被検体に対向配置された状態において、対物レンズ１２が当該被検体の像を結ぶ位置に、配置されている。なお、これら対物レンズ１２及びＣＣＤ１４間の光路中には、図示せぬ励起光カットフィルタが、挿入配置されている。この励起光カットフィルタは、生体の自家蛍光を励起する励起光を遮断するとともに、可視光を透過させる。これら対物レンズ１２及び励起光カットフィルタは、対物光学系に相当する。
【００２３】
次に、外部装置２について説明する。この外部装置２は、光源ユニット２０，並びに，タイミングコントローラＴ１，画像信号処理回路Ｔ２及びシステムコントローラＴ３を有するプロセッサＴを、備えている。
【００２４】
この外部装置２における光源ユニット２０は、白色光源２１及び励起光源２２を、備えている。一方の白色光源２１は、図示せぬキセノンランプ及びリフレクタを、有している。そして、この白色光源２１は、そのキセノンランプが発した白色光（可視光）を、リフレクタで反射させることにより、平行光として射出する。他方の励起光源２２は、図示せぬＵＶランプ及びリフレクタを、有している。なお、この励起光源２２のＵＶランプは、生体の自家蛍光を励起する紫外帯域の励起光を、発する。そして、この励起光源２２は、そのＵＶランプが発した励起光を、リフレクタで反射させることにより、平行光として射出する。
【００２５】
白色光源２１から発せられた白色光の光路上には、集光レンズ２３が、配置されている。この集光レンズ２３は、入射した平行光を、ライトガイド１３の基端面（入射面）に収束させる。
【００２６】
この集光レンズ２３から射出された収束光の光路上におけるライトガイド１３以前の所定位置には、ホイール２４が挿入されている。このホイール２４は、図２に示されるように、円板状に形成され、その外周に沿ったリング状の部分に、４つの開口が開けられている。これら各開口は、互いに、その周方向に沿った長さが異なっているため、その大きさが異なっている。即ち、図２における左側の開口が最も大きく、図２の時計廻り順に小さくなっている。
【００２７】
そして、これら各開口には、大きいものから順に、透明部材２４０，Ｂフィルタ２４１，Ｇフィルタ２４２，及びＲフィルタ２４３が、夫々填め込まれている。Ｂフィルタ２４１は、青色帯域の光（Ｂ光）のみを透過させるフィルタであり、Ｇフィルタ２４２は、緑色帯域の光（Ｇ光）のみを透過させるフィルタであり、Ｒフィルタ２４３は、赤色帯域の光（Ｒ光）のみを透過させるフィルタである。なお、透明部材２４０は、少なくとも励起光を透過させる平行平板状の光学部材である。また、この透明部材２４０の周方向の長さは、ホイール２４の外周における半周に近い長さである。
【００２８】
図１に示されるように、このホイール２４は、モータ２５に連結されている。そして、ホイール２４は、モータ２５に駆動されて回転し、そのＢフィルタ２４１，Ｇフィルタ２４２，Ｒフィルタ２４３，透明部材２４０を、順次繰り返して光路中に挿入する。
【００２９】
なお、白色光源２１から発せられた白色光の光路における集光レンズ２３以前の所定位置において、当該白色光の光路と励起光の光路とは、直交している。即ち、励起光源２２は、発した励起光が、白色光源２１から発せられた白色光の光路上における上記所定位置で、当該白色光の光路と直交するように、配置されている。これら白色光及び励起光の光路同士が直交する位置には、切換ホイール２６が、挿入される。
【００３０】
この切換ホイール２６は、図３に示されるように、円板の半周に亘って、切り欠きが形成されたのと同等の形状に、形成されている。即ち、この切換ホイール２６は、大径の半円部分及び小径の半円部分が一体に接合されたのと同等の形状に、形成されている。なお、この切換ホイール２６は、白色光を遮断するとともに励起光を反射する特性を有する板状部材からなっている。
【００３１】
図１に示されるように、この切換ホイール２６は、モータ２７に連結されており、その中心軸を中心として回転する。なお、この切換ホイール２６の中心軸は、各光源部２１，２２から射出された白色光及び励起光の光路を含む平面内に配置されている。さらに、この切換ホイール２６は、これら白色光及び励起光が互いに交差する位置に、その大径部分が差し掛かることができるように、配置されている。
【００３２】
そして、この切換ホイール２６は、その大径部分が、白色光と励起光とが交差する位置に差し掛かった状態において、白色光を遮断するとともに、励起光を反射させる。なお、この切換ホイール２６は、白色光と励起光とが交差する位置にその小径部分が近接した場合には、これら白色光及び励起光に干渉しないように、配置されている。
【００３３】
そして、この切換ホイール２６の小径部分が白色光と励起光との交差位置に近接した状態において、この切換ホイール２６に干渉されずに直進した白色光は、集光レンズ２３へ向う。しかし、切換ホイール２６に干渉されずに直進した励起光は、この集光レンズ２３へは向わないので、当該集光レンズ２３に入射するのは、白色光のみである。この白色光は、集光レンズ２３によりライトガイド１３の基端面に収束される。
【００３４】
この切換ホイール２６の大径部分が白色光と励起光との交差位置に差し掛かった状態において、励起光は、この切換ホイール２６に反射されて集光レンズ２３へ向う。しかし、白色光は、この切換ホイール２６に遮断されて、集光レンズ２３に入射することがない。そして、切換ホイール２６に反射された励起光は、集光レンズ２３によりライトガイド１３の基端面に収束される。
【００３５】
従って、切換ホイール２６が回転すると、白色光及び励起光は、交互に、集光レンズ２３へ入射する。なお、モータ２７は、切換ホイール２６を等速回転させる。このため、集光レンズ２３から射出される白色光の射出時間及び励起光の射出時間は、互いに等しくなっている。
【００３６】
また、プロセッサＴにおけるタイミングコントローラＴ１，画像信号処理回路Ｔ２，及びシステムコントローラＴ３は、相互に接続されている。このプロセッサＴのタイミングコントローラＴ１は、各モータ２５，２７に夫々接続されている。そして、このタイミングコントローラＴ１は、これら各モータ２５，２７を夫々同期させて、等速回転させる。
【００３７】
即ち、タイミングコントローラＴ１は、切換ホイール２６の小径部分が白色光と励起光との交差位置に近接している期間中に、ホイール２４の各フィルタ２４１〜２４３を光路中に挿入させるとともに、切換ホイール２６の大径部分が白色光と励起光との交差位置に差し掛かっている期間中にホイール２４の透明部材２４０を光路中に挿入させるように、これら両ホイール２４，２６を夫々等速回転させる。
【００３８】
すると、切換ホイール２６の小径部分の近傍を通過して集光レンズ２３を透過した白色光は、ホイール２４の各フィルタ２４１〜２４３により、順次、Ｂ光，Ｇ光，及びＲ光に変換される。そして、切換ホイール２６の大径部分により反射された励起光は、集光レンズ２３を透過した後に、ホイール２４の透明部材２４０を透過する。このため、ライトガイド１３の基端面には、Ｂ光，Ｇ光，Ｒ光，及び励起光が、順次、繰り返し収束する。
【００３９】
そして、これらＢ光，Ｇ光，Ｒ光，及び励起光は、このライトガイド１３により導かれて、配光レンズ１１へ向かう。すると、配光レンズ１１からは、これらＢ光，Ｇ光，Ｒ光，及び励起光が、順次、繰り返し射出される。
【００４０】
この配光レンズ１１から射出されたＢ光，Ｇ光，及びＲ光が、順次、被検体を照射している期間中に、内視鏡１の対物レンズ１２は、ＣＣＤ１４の撮像面近傍に被検体像を形成する。この被検体像は、ＣＣＤ１４により画像信号に変換される。一方、配光レンズ１１から射出された励起光が被検体を照射している期間中に、この被検体は、自家蛍光を発する。従って、対物レンズ１２へは、この被検体から発せられた自家蛍光，及び，この被検体表面において反射された励起光が、入射する。但し、励起光は、図示せぬ励起光カットフィルタにより遮断されるので、ＣＣＤ１４の撮像面近傍には、被検体の自家蛍光のみによる被検体像が形成される。この被検体像は、ＣＣＤ１４により画像信号に変換される。
【００４１】
なお、ＣＣＤ１４は、プロセッサＴのタイミングコントローラＴ１に接続されており、このタイミングコントローラＴ１から送信された駆動信号に従って、画像信号を出力する。また、プロセッサＴの画像信号処理回路Ｔ２は、ＣＣＤ１４に接続されており、このＣＣＤ１４から出力された画像信号を取得する。
【００４２】
図４は、本実施形態の照明及び画像取得のタイミングチャートである。なお、この図４の（Ａ）は、配光レンズ１１から被検体へ向けて射出されたＢ光，Ｇ光，及びＲ光の照射期間を示している。また、この図４の（Ｂ）は、タイミングコントローラＴ１から出力されたＣＣＤ１４への駆動信号を示している。
【００４３】
この図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、配光レンズ１１からＢ光が射出される「Ｂ照射」期間が、ＣＣＤ１４の「Ｂ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＢ光が照射された状態において、ＣＣＤ１４の各画素には、Ｂ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｂ転送」期間中に、Ｂ画像信号として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００４４】
この「Ｂ転送」期間の直後の「Ｇ蓄積」期間は、配光レンズ１１からＧ光が射出される「Ｇ照射」期間に対応している。この「Ｇ蓄積」期間において、ＣＣＤ１４の各画素には、Ｇ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｇ転送」期間中に、Ｇ画像信号として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００４５】
この「Ｇ転送」期間の直後の「Ｒ蓄積」期間は、配光レンズ１１からＲ光が射出される「Ｒ照射」期間に対応している。この「Ｒ蓄積」期間において、ＣＣＤ１４の各画素には、Ｒ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｒ転送」期間中に、Ｒ画像信号として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００４６】
一方、配光レンズ１１からＵＶ光が射出される「ＵＶ照射」期間が、ＣＣＤ１４の「Ｆ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＵＶ光が照射された状態において、ＣＣＤ１４の各画素には、自家蛍光（Ｆ光）による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｆ転送」期間中に、Ｆ画像信号（蛍光画像信号）として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００４７】
なお、実際には、上記各照射期間の長さは互いに異なっている。即ち、時間が長いものから順に、「ＵＶ照射」期間，「Ｂ照射」期間，「Ｇ照射」期間，及び「Ｒ照射」期間になっている。しかし、図４では、模式的に、これら各照射期間は互いに等しく示されている。
【００４８】
＜画像信号処理回路の構成＞
この画像信号処理回路Ｔ２は、これらＢ画像信号，Ｇ画像信号，Ｒ画像信号，及びＦ画像信号を取得して処理し、モニタ３に画像表示させる回路である。図５は、画像信号処理回路Ｔ２を示すブロック図である。この図５に示されるように、画像信号処理回路Ｔ２は、タイミングコントローラＴ１に夫々接続されたＣＣＤプロセス回路Ｔ２１，Ａ／ＤコンバータＴ２２，フレームメモリＴ２３，４つのメモリＴ２４〜Ｔ２７，演算回路Ｔ２８，及び，ビデオプロセス回路Ｔ２９を、備えている。
【００４９】
ＣＣＤプロセス回路Ｔ２１は、ＣＣＤ１４に接続されている。そして、このＣＣＤプロセス回路Ｔ２１は、ＣＣＤ１４から出力された画像信号を取得して、ホワイトバランスの調整，及びγ補正等の処理を施した後に、出力する。Ａ／ＤコンバータＴ２２は、ＣＣＤプロセス回路Ｔ２１から出力された画像信号をＡ／Ｄ変換して、デジタルの画像信号（画像データ）として出力する。
【００５０】
フレームメモリＴ２３は、ＣＣＤ１４の画素毎に１０ビットのデータを記憶可能な記憶領域を有する。そして、Ａ／ＤコンバータＴ２２から出力された画像データは、一旦、このフレームメモリＴ２３内に格納される。そして、このフレームメモリＴ２３内に格納された信号は、入力のときとは異なる所定のタイミングで、出力される。
【００５１】
４つのメモリＴ２４〜Ｔ２７は、いずれも、ＣＣＤ１４の画素毎に１０ビットのデータを記憶可能な記憶領域を、有する。これら各メモリＴ２４〜Ｔ２７は、フレームメモリＴ２３に夫々接続されている。そして、これら各メモリＴ２４〜Ｔ２７には、フレームメモリＴ２３から出力された信号が、入力される。但し、各メモリＴ２４〜Ｔ２７には、タイミングコントローラＴ１により夫々指定された期間中にフレームメモリＴ２３から出力された画像データのみが、格納される。
【００５２】
図６は、演算回路Ｔ２８のブロック図である。この演算回路Ｔ２８は、減算器，ルックアップテーブルＬＵＴ，係数器Ｍ，及び３つの出力端子Ｐ１〜Ｐ３を、有している。この係数器Ｍは、各メモリＴ２４，Ｔ２５，Ｔ２６，及びルックアップテーブルＬＵＴに、夫々接続されている。ルックアップテーブルＬＵＴは、減算器を介して、メモリＴ２５及びメモリＴ２７に接続されている。
【００５３】
この係数器Ｍは、各メモリＴ２４〜Ｔ２６から読み出されたＢ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データにおける各画素の輝度値に、以下に説明する係数値を乗ずることにより、増幅する。なお、ルックアップテーブルＬＵＴは、メモリＴ２５から読み出されたＧ画像データと、メモリＴ２７から読み出されたＦ画像データとの差分データ（差分信号）を取得して、この差分データの各画素毎に係数値を決定するとともに、決定した係数値を、係数器Ｍに設定する。なお、このＧ画像データは、参照画像信号として利用されている。
【００５４】
図７は、差分データの値と係数値との関係を示すグラフである。このグラフの横軸は、差分データにおける各画素の輝度値を示し、縦軸は、係数値を示している。ルックアップテーブルＬＵＴは、このグラフに従って、入力した差分データの各画素の輝度値に、夫々、係数値を関連付ける。そして、各画素毎に関連付けられた輝度値が、係数器Ｍに順次設定される。この図７のグラフに示されるように、輝度値が大きくなるにつれて、係数値は、段階的に大きくなる。即ち、輝度値が大きくなるにつれて、係数値は、１．０から０．２単位で段階的に２．０まで大きくなる。
【００５５】
係数器Ｍは、メモリＴ２４から読み出されたＢ画像データの各画素の輝度値を順次取得するとともに、取得した各画素の輝度値に当該画素に関連付けられた係数値を乗ずることにより、このＢ画像データを増幅する。同時に、この係数器Ｍは、メモリＴ２５から読み出されたＧ画像データの各画素の輝度値を順次取得するとともに、取得した各画素の輝度値に当該画素に関連付けられた係数値を乗ずることにより、このＧ画像データを増幅する。同時に、この係数器Ｍは、メモリＴ２６から読み出されたＲ画像データの各画素の輝度値を順次取得するとともに、取得した各画素の輝度値に当該画素に関連付けられた係数値を乗ずることにより、このＲ画像データを増幅する。これらＢ，Ｇ，Ｒの各画像データ（画像信号）は、増幅対象信号に相当する。
【００５６】
そして、係数器Ｍは、増幅したＢ画像データを第１の出力端子Ｐ１へ出力し、増幅したＧ画像データを第２の出力端子へ出力し、増幅したＲ画像データを第３の出力端子Ｐ３へ出力する。
【００５７】
なお、図５に示されるように、この演算回路Ｔ２８は、ビデオプロセス回路Ｔ２９に接続されている。さらに、このビデオプロセス回路Ｔ２９は、モニタ３に接続されている。そして、図６に示された演算回路Ｔ２８の各出力端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３から出力された画像データは、夫々、カラー画像のＢ成分，Ｇ成分，Ｒ成分として、ビデオプロセス回路Ｔ２９に入力する。
【００５８】
このビデオプロセス回路Ｔ２９は、Ｂ成分，Ｇ成分，及びＲ成分に夫々対応したデータを、Ｄ／Ａ変換することにより、アナログのＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号を、取得する。さらに、このビデオプロセス回路Ｔ２９は、これらＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号とともに動画表示用の所定の仕様に基づく同期信号を、モニタ３へ出力する。そして、モニタ３は、これらＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号，並びに，同期信号に基づいて、画像（診断用画像）をその画面に動画表示する。
【００５９】
＜第１実施形態の作用＞
上記のように、演算回路Ｔ２８は、メモリＴ２５から読み出されたＧ画像データとメモリＴ２７から読み出されたＦ画像データとの差分データに基づき、係数器Ｍにおける増幅のゲインを調節している。例えば、被検体のある領域に関して、Ｇ画像データの画素の輝度値が略一定であったとしても、この領域内の特定の部分においてのみＦ画像データの輝度値が低くなっているとすると、この特定の部分に対応する差分データの各画素の値は、その周辺の部分に対応する各画素の値に比べて大きくなる。
【００６０】
このため、上記の特定の部分に対応する画素に関連付けられた係数値は、この特定の部分の周辺に対応する画素に関連付けられた係数値よりも、大きくなる。従って、図８に示されるように、診断用画像において、被検体における特定の部分Ｈはその周辺部分に比べて明るく表示される。なお、係数器Ｍは、Ｂ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データを、その同一の画素に対しては同一の係数値を乗ずることにより、増幅している。このため、診断用画像において、被検体における自家蛍光の弱い部分は、その輝度が変化するもののその色は殆ど変わっていない。
【００６１】
従って、術者は、この診断用画像を観察することにより、被検体における自家蛍光が弱くなった部分を容易に識別することができるだけでなく、被検体の実際の色を略正確に認識することができる。
【００６２】
さらに、係数器Ｍの係数値は、差分データの各画素の値の変化に応じて、段階的に変化するので、差分データにおける輝度値の近い画素同士は、その係数値が互いに等しくなる。従って、図８に示されるように、診断用画像には、自家蛍光の強度に応じて段階的なパターンが現れる。このため、術者は、診断用画像におけるパターンを観察することにより、自家蛍光の強度の差を明確に認識することができる。
【００６３】
【第２実施形態】
本実施形態の電子内視鏡装置は、上記の第１実施形態の電子内視鏡装置の構成において、上記の演算回路Ｔ２８を本実施形態の演算回路Ｔ２８’で置き換えた点を、特徴としている。
【００６４】
図９は、この演算回路Ｔ２８’のブロック図である。この図９に示されるように、演算回路Ｔ２８’は、減算器，第１変換器Ｖ１，第２変換器Ｖ２，係数器Ｍ，及びルックアップテーブルＬＵＴを、有している。第１変換器Ｖ１は、各メモリＴ２４，Ｔ２５，Ｔ２６に、夫々接続されている。この第１変換器Ｖ１は、各メモリＴ２４，Ｔ２５，Ｔ２６から夫々読み出されたＢ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データを、輝度信号を示すＣＹデータ，並びに，一対の色差信号を夫々示すＣｂデータ及びＣｒデータに変換して出力する。これら輝度信号及び色差信号は、ＣＣＩＲ等において定められた規格に従うものであってもよい。
【００６５】
係数器Ｍは、第１変換器Ｖ１におけるＣＹデータが出力される端子，及びルックアップテーブルＬＵＴに接続されている。そして、この係数器Ｍは、第１変換器Ｖ１から出力されたＣＹデータを取得するとともに、このＣＹデータを、その各画素の値に係数値を乗ずることにより、増幅する。
【００６６】
ルックアップテーブルＬＵＴは、減算器を介して、第１変換器Ｖ１におけるＣＹデータが出力される端子，及びメモリＴ２７に接続されている。そして、このルックアップテーブルＬＵＴは、第１変換器Ｖ１から出力されたＣＹデータと、メモリＴ２７から読み出されたＦ画像データとの差分データを取得し、この差分データの各画素の値に、夫々、係数値を関連付ける。なお、係数値は、第１実施形態の場合と同様に、差分データが大きくなると、所定の単位ずつ段階的に大きくなる。そして、各画素毎に関連付けられた輝度値が、係数器Ｍに順次設定される。
【００６７】
第２変換器Ｖ２は、係数器Ｍ，並びに，第１変換器Ｖ１におけるＣｂデータ及びＣｒデータが出力される一対の端子に夫々接続されている。そして、この第２変換器Ｖ２は、係数器Ｍにより増幅されたＣＹデータと第１変換器Ｖ１から出力されたＣｂデータ及びＣｒデータとを取得して、Ｂ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データに変換して出力する。
【００６８】
なお、演算回路Ｔ２８’は、上記第１実施形態の演算回路Ｔ２８と同様に、３つの出力端子Ｐ１〜Ｐ３を、有している。そして、第２変換器Ｖ２から出力されたＢ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データは、夫々、各出力端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３へ出力される。
【００６９】
上述のように、本実施形態の演算回路Ｔ２８’は、Ｂ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データをＣＹデータ，Ｃｂデータ，及びＣｒデータに変換し、これらのうちの輝度信号を示すＣＹデータのみを増幅している。このため、モニタ３に表示される診断用画像では、被検体における自家蛍光の弱い部分は、その色が変化することなく、その輝度のみが高くなっている。従って、術者は、この診断用画像を観察することにより、被検体における自家蛍光の弱い部分を容易に識別できるだけでなく、被検体の色を正確に認識することができる。
【００７０】
【第３実施形態】
本実施形態の電子内視鏡装置は、上記の第１実施形態の電子内視鏡装置の構成において、上記の演算回路Ｔ２８を本実施形態の演算回路Ｔ２８’’で置き換えた点を、特徴としている。図１０は、この演算回路Ｔ２８’’のブロック図である。
【００７１】
なお、図６に示された第１実施形態の演算回路Ｔ２８において、その係数器Ｍは、各メモリＴ２４〜Ｔ２６から読み出されたＢ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データを、夫々増幅していた。これに対し、本実施形態の演算回路Ｔ２８’’は、メモリＴ２４から読み出されたＢ画像データのみを増幅して、第１の出力端子Ｐ１へ出力する。そして、各メモリＴ２５，Ｔ２６から読み出されたＧ画像データ，及びＲ画像データは、夫々、増幅されずに各出力端子Ｐ２，Ｐ３へ出力される。この演算回路Ｔ２８’’におけるその他の構成は、上記演算回路Ｔ２８と同様である。
【００７２】
そして、この演算回路Ｔ２８’’のルックアップテーブルＬＵＴは、メモリＴ２５から読み出されたＧ画像データと、メモリＴ２７から読み出されたＦ画像データとの差分データを、取得し、この差分データの各画素毎に、第１実施形態と同様に係数値を決定し、係数器Ｍに設定する。
【００７３】
この演算回路Ｔ２８’’の各出力端子Ｐ１〜Ｐ３から出力されたデータは、ビデオプロセス回路Ｔ２９により診断用画像信号に変換される。すると、モニタ３には、この診断用画像信号が診断用画像として表示される。この診断用画像は、被検体のカラー画像を基に、被検体における自家蛍光が弱い部分に対応する領域が青く着色された状態で、表示されている。従って、術者は、被検体をそのカラー画像に近い状態で観察できるとともに、この被検体における自家蛍光の弱くなった部分が青く着色されている故に、当該部分を明確に識別することができる。
【００７４】
なお、被検体が消化器等の器官である場合には、当該被検体は、赤っぽい色をしている。このため、診断用画像における自家蛍光の弱い部分が青く着色されると、術者は、当該部分を識別しやすい。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明の電子内視鏡装置は、被検体のカラー画像に対応する画像信号に対して、この被検体における自家蛍光の強度分布に応じた画像処理を施すことにより、診断用画像信号を生成している。従って、この診断用画像信号が診断用画像として表示されると、術者は、この診断用画像を観察することにより、被検体のカラー画像を認識するとともに当該被検体における自家蛍光の強度分布を知ることができる。このため、術者は、被検体における病変が生じた可能性のある部分を、明瞭に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態の電子内視鏡装置を示す構成図
【図２】 本発明の実施形態のホイールを示す図
【図３】 本発明の実施形態の切換ホイールを示す図
【図４】 本発明の実施形態の照明及び画像取得のタイミングチャート
【図５】 本発明の実施形態の画像信号処理回路を示すブロック図
【図６】 本発明の第１実施形態の演算回路を示すブロック図
【図７】 差分データの値と係数値との関係を示すグラフ
【図８】 診断用画像例を示す模式図
【図９】 本発明の第２実施形態の演算回路を示すブロック図
【図１０】 本発明の第３実施形態の演算回路を示すブロック図
【符号の説明】
１ 電子内視鏡
１１ 配光レンズ
１２ 対物レンズ
１３ ライトガイド
１４ ＣＣＤエリアセンサ
２ 外部装置（光源・プロセッサ装置）
２０ 光源ユニット
２４ ホイール
２５，２７ モータ
２６ 切換ホイール
Ｔ プロセッサ
Ｔ１ タイミングコントローラ
Ｔ２ 画像信号処理回路
Ｔ２８ 演算回路
Ｍ 係数器
ＬＵＴ ルックアップテーブル
Ｖ１ 第１変換器
Ｖ２ 第２変換器
Ｔ３ システムコントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体から発せられる自家蛍光による蛍光観察が可能な電子内視鏡装置に、関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被検体としての生体に紫外光等の励起光を照射した場合にこの生体から発せられる蛍光（自家蛍光）を撮像することにより、生体の観察に供する電子内視鏡装置が、利用されている。なお、病変の生じた生体組織から発せられる自家蛍光の強度は、健康な生体組織から発せられる自家蛍光の強度よりも小さいことが知られている。従って、術者は、この自家蛍光による被検体の蛍光画像を観察することにより、その蛍光強度の小さい領域に、病変が生じている可能性が高いと、認識することができる。
【０００３】
この電子内視鏡装置は、白色光と励起光とを交互に切り換えて射出する光源ユニット，射出された白色光及び励起光を導く照明光学系，及び，照明光により照明された被検体を撮像するＣＣＤを、備えている。
【０００４】
そして、照明光学系から射出された白色光が被検体を照明している間に、ＣＣＤは、その被検体の像を取得し、参照画像信号として出力する。一方、照明光学系から射出された励起光が被検体を照射すると、この被検体は、自家蛍光を発する。すると、ＣＣＤは、この自家蛍光による被検体像を撮像して、蛍光画像信号として出力する。
【０００５】
これら参照画像信号及び蛍光画像信号に基づいて、被検体の診断用画像信号が生成される。即ち、参照画像信号における特定の色成分に対応した部分から、蛍光画像信号が減算されることにより、診断用画像信号が生成される。この診断用画像信号は、モニタに診断用画像として表示される。
【０００６】
この診断用画像は、被検体における自家蛍光の発せられていない部分については、モノクロ画像と同様に表示される。しかし、この診断用画像は、被検体における自家蛍光が発せられている部分については、その自家蛍光の強度に応じて着色された状態で、表示される。従って、術者は、この診断用画像を観察することにより、被検体の形状を把握するとともに、当該被検体における自家蛍光の強度を認識して、診断を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術による電子内視鏡装置は、被検体のモノクロ画像を示す参照用画像信号に画像処理を施すことにより、診断用画像信号を生成している。従って、術者は、被検体のカラー画像を観察することはできない。
【０００８】
なお、被検体のカラー画像と上記診断用画像とを切り換えて観察可能な電子内視鏡装置も提案されている。しかし、この電子内視鏡装置は、被検体のカラー画像と診断用画像とを同時に動画表示することができない。従って、術者は、被検体のカラー画像を観察しつつ、当該カラー画像における自家蛍光の強度分布を同時に知ることはできない。
【０００９】
そこで、被検体のカラー画像信号に自家蛍光の強度分布に応じた画像処理がなされた診断用画像信号を生成する電子内視鏡装置を提供することを、本発明の課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による電子内視鏡装置は、上記課題を解決するために、以下のような構成を採用した。
【００１１】
即ち、この電子内視鏡装置は、被検体を照明する照明光学系と、青色光，緑色光，赤色光，及び，生体組織自体からの蛍光を励起する励起光を発し、これら青色光，緑色光，赤色光，及び励起光を、順次、前記照明光学系へ導く光源ユニットと、前記被検体表面からの光のうちの励起光以外の成分を収束させて、この被検体表面の像を形成する対物光学系と、前記対物光学系によって形成された被検体表面の像を撮像して画像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子により取得された画像信号のうち、前記照明光学系に青色光が導かれている期間に対応する部分に基づいてＢ画像信号を取得し、前記照明光学系に緑色光が導かれている期間に対応する部分に基づいてＧ画像信号を取得し、前記照明光学系に赤色光が導かれている期間に対応する部分に基づいてＲ画像信号を取得し、前記照明光学系に励起光が導かれている期間に対応する部分に基づいて蛍光画像信号を取得し、取得したＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号から選択される参照画像信号から、蛍光画像信号を減算することにより差分信号を生成し、生成した差分信号の強度に応じて、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号から選択される１つ以上の増幅対象信号を増幅し、増幅した増幅対象信号，並びに，Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号のうちの増幅対象信号以外の信号を、診断用画像信号として出力するプロセッサとを、備えたことを特徴とする。
【００１２】
このように構成されると、増幅対象信号は、参照画像信号から蛍光画像信号が差し引かれることにより得られた差分信号の強度に応じて、増幅される。即ち、増幅対象信号における被検体の自家蛍光が弱い部分に相当する部分が、大きく増幅される。なお、前記増幅対象信号は、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号であってもよい。また、この増幅対象信号は、Ｂ画像信号のみであってもよい。
【００１３】
なお、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号のうち、通常、Ｇ画像信号が最も大きな強度で取得される。このため、参照画像信号は、このＧ画像信号であることが好ましい。
【００１４】
また、プロセッサは、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号を、輝度信号，及び１つ以上の色差信号に変換してもよい。この場合には、プロセッサは、輝度信号を参照画像信号及び増幅対象信号とする。なお、色差信号は、一対であってもよく、単一であってもよい。さらに、プロセッサは、増幅された増幅対象信号（輝度信号）と、増幅されていない色差信号とを、診断用画像信号として出力してもよく、これら輝度信号及び色差信号を、カラー画像のＢ成分，Ｇ成分，及びＲ成分に夫々対応した３つの画像信号に変換した後に、これら各画像信号を診断用画像信号として出力してもよい。
【００１５】
また、増幅対象信号が増幅される際のゲイン（係数値）は、差分信号の強度が大きい場合には大きく設定され、差分信号の強度が小さい場合には小さく設定される。なお、このゲインは、差分信号の強度に対して比例していてもよく、差分信号の強度に応じて階段状（ステップ状）に変化してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態による電子内視鏡装置について、説明する。
【００１７】
【第１実施形態】
＜電子内視鏡装置の全体構成＞
図１は、この電子内視鏡装置の構成図である。この図１に示されるように、電子内視鏡装置は、電子内視鏡１，及び，外部装置（光源・プロセッサ装置）２を、備えている。
【００１８】
まず、電子内視鏡（以下、内視鏡と略記）１について説明する。この内視鏡１は、図１にはその形状が示されていないが、生体内に挿入される可撓管状の挿入部，この挿入部の基端側に対して一体に連結された操作部，及び，この操作部と外部装置２とを連結するライトガイド可撓管を、備えている。
【００１９】
内視鏡１の挿入部の先端は、硬質部材製の図示せぬ先端部により封止されている。また、この挿入部の先端近傍の所定領域には、図示せぬ湾曲機構が組み込まれており、当該領域を湾曲させることができる。操作部には、湾曲機構を湾曲操作するためのダイヤル，及び各種操作スイッチが、設けられている。
【００２０】
この内視鏡１の先端部には、少なくとも３つの開口が開けられており、これら３つの開口のうちの２つは、配光レンズ１１，及び，対物レンズ１２により、夫々封止されている。なお、他の開口の１つは、鉗子孔として利用される。
【００２１】
さらに、内視鏡１は、ライトガイド１３を有している。このライトガイド１３は、光ファイバが多数束ねられてなるファイババンドルから構成されている。そして、このライトガイド１３は、その先端面（出射面）を配光レンズ１１に対向させるとともに、挿入部，操作部及びライトガイド可撓管内を引き通され、その基端側が外部装置２内に引き込まれている。なお、これらライトガイド１３及び配光レンズ１１は、照明光学系に相当する。
【００２２】
また、内視鏡１は、撮像素子としてのＣＣＤ（charge-coupled device）エリアセンサ１４を備えている。このＣＣＤエリアセンサ（以下ＣＣＤと略記）１４の撮像面は、内視鏡１の先端部が被検体に対向配置された状態において、対物レンズ１２が当該被検体の像を結ぶ位置に、配置されている。なお、これら対物レンズ１２及びＣＣＤ１４間の光路中には、図示せぬ励起光カットフィルタが、挿入配置されている。この励起光カットフィルタは、生体の自家蛍光を励起する励起光を遮断するとともに、可視光を透過させる。これら対物レンズ１２及び励起光カットフィルタは、対物光学系に相当する。
【００２３】
次に、外部装置２について説明する。この外部装置２は、光源ユニット２０，並びに，タイミングコントローラＴ１，画像信号処理回路Ｔ２及びシステムコントローラＴ３を有するプロセッサＴを、備えている。
【００２４】
この外部装置２における光源ユニット２０は、白色光源２１及び励起光源２２を、備えている。一方の白色光源２１は、図示せぬキセノンランプ及びリフレクタを、有している。そして、この白色光源２１は、そのキセノンランプが発した白色光（可視光）を、リフレクタで反射させることにより、平行光として射出する。他方の励起光源２２は、図示せぬＵＶランプ及びリフレクタを、有している。なお、この励起光源２２のＵＶランプは、生体の自家蛍光を励起する紫外帯域の励起光を、発する。そして、この励起光源２２は、そのＵＶランプが発した励起光を、リフレクタで反射させることにより、平行光として射出する。
【００２５】
白色光源２１から発せられた白色光の光路上には、集光レンズ２３が、配置されている。この集光レンズ２３は、入射した平行光を、ライトガイド１３の基端面（入射面）に収束させる。
【００２６】
この集光レンズ２３から射出された収束光の光路上におけるライトガイド１３以前の所定位置には、ホイール２４が挿入されている。このホイール２４は、図２に示されるように、円板状に形成され、その外周に沿ったリング状の部分に、４つの開口が開けられている。これら各開口は、互いに、その周方向に沿った長さが異なっているため、その大きさが異なっている。即ち、図２における左側の開口が最も大きく、図２の時計廻り順に小さくなっている。
【００２７】
そして、これら各開口には、大きいものから順に、透明部材２４０，Ｂフィルタ２４１，Ｇフィルタ２４２，及びＲフィルタ２４３が、夫々填め込まれている。Ｂフィルタ２４１は、青色帯域の光（Ｂ光）のみを透過させるフィルタであり、Ｇフィルタ２４２は、緑色帯域の光（Ｇ光）のみを透過させるフィルタであり、Ｒフィルタ２４３は、赤色帯域の光（Ｒ光）のみを透過させるフィルタである。なお、透明部材２４０は、少なくとも励起光を透過させる平行平板状の光学部材である。また、この透明部材２４０の周方向の長さは、ホイール２４の外周における半周に近い長さである。
【００２８】
図１に示されるように、このホイール２４は、モータ２５に連結されている。そして、ホイール２４は、モータ２５に駆動されて回転し、そのＢフィルタ２４１，Ｇフィルタ２４２，Ｒフィルタ２４３，透明部材２４０を、順次繰り返して光路中に挿入する。
【００２９】
なお、白色光源２１から発せられた白色光の光路における集光レンズ２３以前の所定位置において、当該白色光の光路と励起光の光路とは、直交している。即ち、励起光源２２は、発した励起光が、白色光源２１から発せられた白色光の光路上における上記所定位置で、当該白色光の光路と直交するように、配置されている。これら白色光及び励起光の光路同士が直交する位置には、切換ホイール２６が、挿入される。
【００３０】
この切換ホイール２６は、図３に示されるように、円板の半周に亘って、切り欠きが形成されたのと同等の形状に、形成されている。即ち、この切換ホイール２６は、大径の半円部分及び小径の半円部分が一体に接合されたのと同等の形状に、形成されている。なお、この切換ホイール２６は、白色光を遮断するとともに励起光を反射する特性を有する板状部材からなっている。
【００３１】
図１に示されるように、この切換ホイール２６は、モータ２７に連結されており、その中心軸を中心として回転する。なお、この切換ホイール２６の中心軸は、各光源部２１，２２から射出された白色光及び励起光の光路を含む平面内に配置されている。さらに、この切換ホイール２６は、これら白色光及び励起光が互いに交差する位置に、その大径部分が差し掛かることができるように、配置されている。
【００３２】
そして、この切換ホイール２６は、その大径部分が、白色光と励起光とが交差する位置に差し掛かった状態において、白色光を遮断するとともに、励起光を反射させる。なお、この切換ホイール２６は、白色光と励起光とが交差する位置にその小径部分が近接した場合には、これら白色光及び励起光に干渉しないように、配置されている。
【００３３】
そして、この切換ホイール２６の小径部分が白色光と励起光との交差位置に近接した状態において、この切換ホイール２６に干渉されずに直進した白色光は、集光レンズ２３へ向う。しかし、切換ホイール２６に干渉されずに直進した励起光は、この集光レンズ２３へは向わないので、当該集光レンズ２３に入射するのは、白色光のみである。この白色光は、集光レンズ２３によりライトガイド１３の基端面に収束される。
【００３４】
この切換ホイール２６の大径部分が白色光と励起光との交差位置に差し掛かった状態において、励起光は、この切換ホイール２６に反射されて集光レンズ２３へ向う。しかし、白色光は、この切換ホイール２６に遮断されて、集光レンズ２３に入射することがない。そして、切換ホイール２６に反射された励起光は、集光レンズ２３によりライトガイド１３の基端面に収束される。
【００３５】
従って、切換ホイール２６が回転すると、白色光及び励起光は、交互に、集光レンズ２３へ入射する。なお、モータ２７は、切換ホイール２６を等速回転させる。このため、集光レンズ２３から射出される白色光の射出時間及び励起光の射出時間は、互いに等しくなっている。
【００３６】
また、プロセッサＴにおけるタイミングコントローラＴ１，画像信号処理回路Ｔ２，及びシステムコントローラＴ３は、相互に接続されている。このプロセッサＴのタイミングコントローラＴ１は、各モータ２５，２７に夫々接続されている。そして、このタイミングコントローラＴ１は、これら各モータ２５，２７を夫々同期させて、等速回転させる。
【００３７】
即ち、タイミングコントローラＴ１は、切換ホイール２６の小径部分が白色光と励起光との交差位置に近接している期間中に、ホイール２４の各フィルタ２４１〜２４３を光路中に挿入させるとともに、切換ホイール２６の大径部分が白色光と励起光との交差位置に差し掛かっている期間中にホイール２４の透明部材２４０を光路中に挿入させるように、これら両ホイール２４，２６を夫々等速回転させる。
【００３８】
すると、切換ホイール２６の小径部分の近傍を通過して集光レンズ２３を透過した白色光は、ホイール２４の各フィルタ２４１〜２４３により、順次、Ｂ光，Ｇ光，及びＲ光に変換される。そして、切換ホイール２６の大径部分により反射された励起光は、集光レンズ２３を透過した後に、ホイール２４の透明部材２４０を透過する。このため、ライトガイド１３の基端面には、Ｂ光，Ｇ光，Ｒ光，及び励起光が、順次、繰り返し収束する。
【００３９】
そして、これらＢ光，Ｇ光，Ｒ光，及び励起光は、このライトガイド１３により導かれて、配光レンズ１１へ向かう。すると、配光レンズ１１からは、これらＢ光，Ｇ光，Ｒ光，及び励起光が、順次、繰り返し射出される。
【００４０】
この配光レンズ１１から射出されたＢ光，Ｇ光，及びＲ光が、順次、被検体を照射している期間中に、内視鏡１の対物レンズ１２は、ＣＣＤ１４の撮像面近傍に被検体像を形成する。この被検体像は、ＣＣＤ１４により画像信号に変換される。一方、配光レンズ１１から射出された励起光が被検体を照射している期間中に、この被検体は、自家蛍光を発する。従って、対物レンズ１２へは、この被検体から発せられた自家蛍光，及び，この被検体表面において反射された励起光が、入射する。但し、励起光は、図示せぬ励起光カットフィルタにより遮断されるので、ＣＣＤ１４の撮像面近傍には、被検体の自家蛍光のみによる被検体像が形成される。この被検体像は、ＣＣＤ１４により画像信号に変換される。
【００４１】
なお、ＣＣＤ１４は、プロセッサＴのタイミングコントローラＴ１に接続されており、このタイミングコントローラＴ１から送信された駆動信号に従って、画像信号を出力する。また、プロセッサＴの画像信号処理回路Ｔ２は、ＣＣＤ１４に接続されており、このＣＣＤ１４から出力された画像信号を取得する。
【００４２】
図４は、本実施形態の照明及び画像取得のタイミングチャートである。なお、この図４の（Ａ）は、配光レンズ１１から被検体へ向けて射出されたＢ光，Ｇ光，及びＲ光の照射期間を示している。また、この図４の（Ｂ）は、タイミングコントローラＴ１から出力されたＣＣＤ１４への駆動信号を示している。
【００４３】
この図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、配光レンズ１１からＢ光が射出される「Ｂ照射」期間が、ＣＣＤ１４の「Ｂ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＢ光が照射された状態において、ＣＣＤ１４の各画素には、Ｂ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｂ転送」期間中に、Ｂ画像信号として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００４４】
この「Ｂ転送」期間の直後の「Ｇ蓄積」期間は、配光レンズ１１からＧ光が射出される「Ｇ照射」期間に対応している。この「Ｇ蓄積」期間において、ＣＣＤ１４の各画素には、Ｇ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｇ転送」期間中に、Ｇ画像信号として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００４５】
この「Ｇ転送」期間の直後の「Ｒ蓄積」期間は、配光レンズ１１からＲ光が射出される「Ｒ照射」期間に対応している。この「Ｒ蓄積」期間において、ＣＣＤ１４の各画素には、Ｒ光による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｒ転送」期間中に、Ｒ画像信号として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００４６】
一方、配光レンズ１１からＵＶ光が射出される「ＵＶ照射」期間が、ＣＣＤ１４の「Ｆ蓄積」期間に相当する。即ち、被検体にＵＶ光が照射された状態において、ＣＣＤ１４の各画素には、自家蛍光（Ｆ光）による被検体像に対応した電荷が蓄積される。このように蓄積された電荷は、直後の「Ｆ転送」期間中に、Ｆ画像信号（蛍光画像信号）として画像信号処理回路Ｔ２へ送信される。
【００４７】
なお、実際には、上記各照射期間の長さは互いに異なっている。即ち、時間が長いものから順に、「ＵＶ照射」期間，「Ｂ照射」期間，「Ｇ照射」期間，及び「Ｒ照射」期間になっている。しかし、図４では、模式的に、これら各照射期間は互いに等しく示されている。
【００４８】
＜画像信号処理回路の構成＞
この画像信号処理回路Ｔ２は、これらＢ画像信号，Ｇ画像信号，Ｒ画像信号，及びＦ画像信号を取得して処理し、モニタ３に画像表示させる回路である。図５は、画像信号処理回路Ｔ２を示すブロック図である。この図５に示されるように、画像信号処理回路Ｔ２は、タイミングコントローラＴ１に夫々接続されたＣＣＤプロセス回路Ｔ２１，Ａ／ＤコンバータＴ２２，フレームメモリＴ２３，４つのメモリＴ２４〜Ｔ２７，演算回路Ｔ２８，及び，ビデオプロセス回路Ｔ２９を、備えている。
【００４９】
ＣＣＤプロセス回路Ｔ２１は、ＣＣＤ１４に接続されている。そして、このＣＣＤプロセス回路Ｔ２１は、ＣＣＤ１４から出力された画像信号を取得して、ホワイトバランスの調整，及びγ補正等の処理を施した後に、出力する。Ａ／ＤコンバータＴ２２は、ＣＣＤプロセス回路Ｔ２１から出力された画像信号をＡ／Ｄ変換して、デジタルの画像信号（画像データ）として出力する。
【００５０】
フレームメモリＴ２３は、ＣＣＤ１４の画素毎に１０ビットのデータを記憶可能な記憶領域を有する。そして、Ａ／ＤコンバータＴ２２から出力された画像データは、一旦、このフレームメモリＴ２３内に格納される。そして、このフレームメモリＴ２３内に格納された信号は、入力のときとは異なる所定のタイミングで、出力される。
【００５１】
４つのメモリＴ２４〜Ｔ２７は、いずれも、ＣＣＤ１４の画素毎に１０ビットのデータを記憶可能な記憶領域を、有する。これら各メモリＴ２４〜Ｔ２７は、フレームメモリＴ２３に夫々接続されている。そして、これら各メモリＴ２４〜Ｔ２７には、フレームメモリＴ２３から出力された信号が、入力される。但し、各メモリＴ２４〜Ｔ２７には、タイミングコントローラＴ１により夫々指定された期間中にフレームメモリＴ２３から出力された画像データのみが、格納される。
【００５２】
図６は、演算回路Ｔ２８のブロック図である。この演算回路Ｔ２８は、減算器，ルックアップテーブルＬＵＴ，係数器Ｍ，及び３つの出力端子Ｐ１〜Ｐ３を、有している。この係数器Ｍは、各メモリＴ２４，Ｔ２５，Ｔ２６，及びルックアップテーブルＬＵＴに、夫々接続されている。ルックアップテーブルＬＵＴは、減算器を介して、メモリＴ２５及びメモリＴ２７に接続されている。
【００５３】
この係数器Ｍは、各メモリＴ２４〜Ｔ２６から読み出されたＢ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データにおける各画素の輝度値に、以下に説明する係数値を乗ずることにより、増幅する。なお、ルックアップテーブルＬＵＴは、メモリＴ２５から読み出されたＧ画像データと、メモリＴ２７から読み出されたＦ画像データとの差分データ（差分信号）を取得して、この差分データの各画素毎に係数値を決定するとともに、決定した係数値を、係数器Ｍに設定する。なお、このＧ画像データは、参照画像信号として利用されている。
【００５４】
図７は、差分データの値と係数値との関係を示すグラフである。このグラフの横軸は、差分データにおける各画素の輝度値を示し、縦軸は、係数値を示している。ルックアップテーブルＬＵＴは、このグラフに従って、入力した差分データの各画素の輝度値に、夫々、係数値を関連付ける。そして、各画素毎に関連付けられた輝度値が、係数器Ｍに順次設定される。この図７のグラフに示されるように、輝度値が大きくなるにつれて、係数値は、段階的に大きくなる。即ち、輝度値が大きくなるにつれて、係数値は、１．０から０．２単位で段階的に２．０まで大きくなる。
【００５５】
係数器Ｍは、メモリＴ２４から読み出されたＢ画像データの各画素の輝度値を順次取得するとともに、取得した各画素の輝度値に当該画素に関連付けられた係数値を乗ずることにより、このＢ画像データを増幅する。同時に、この係数器Ｍは、メモリＴ２５から読み出されたＧ画像データの各画素の輝度値を順次取得するとともに、取得した各画素の輝度値に当該画素に関連付けられた係数値を乗ずることにより、このＧ画像データを増幅する。同時に、この係数器Ｍは、メモリＴ２６から読み出されたＲ画像データの各画素の輝度値を順次取得するとともに、取得した各画素の輝度値に当該画素に関連付けられた係数値を乗ずることにより、このＲ画像データを増幅する。これらＢ，Ｇ，Ｒの各画像データ（画像信号）は、増幅対象信号に相当する。
【００５６】
そして、係数器Ｍは、増幅したＢ画像データを第１の出力端子Ｐ１へ出力し、増幅したＧ画像データを第２の出力端子へ出力し、増幅したＲ画像データを第３の出力端子Ｐ３へ出力する。
【００５７】
なお、図５に示されるように、この演算回路Ｔ２８は、ビデオプロセス回路Ｔ２９に接続されている。さらに、このビデオプロセス回路Ｔ２９は、モニタ３に接続されている。そして、図６に示された演算回路Ｔ２８の各出力端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３から出力された画像データは、夫々、カラー画像のＢ成分，Ｇ成分，Ｒ成分として、ビデオプロセス回路Ｔ２９に入力する。
【００５８】
このビデオプロセス回路Ｔ２９は、Ｂ成分，Ｇ成分，及びＲ成分に夫々対応したデータを、Ｄ／Ａ変換することにより、アナログのＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号を、取得する。さらに、このビデオプロセス回路Ｔ２９は、これらＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号とともに動画表示用の所定の仕様に基づく同期信号を、モニタ３へ出力する。そして、モニタ３は、これらＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号，並びに，同期信号に基づいて、画像（診断用画像）をその画面に動画表示する。
【００５９】
＜第１実施形態の作用＞
上記のように、演算回路Ｔ２８は、メモリＴ２５から読み出されたＧ画像データとメモリＴ２７から読み出されたＦ画像データとの差分データに基づき、係数器Ｍにおける増幅のゲインを調節している。例えば、被検体のある領域に関して、Ｇ画像データの画素の輝度値が略一定であったとしても、この領域内の特定の部分においてのみＦ画像データの輝度値が低くなっているとすると、この特定の部分に対応する差分データの各画素の値は、その周辺の部分に対応する各画素の値に比べて大きくなる。
【００６０】
このため、上記の特定の部分に対応する画素に関連付けられた係数値は、この特定の部分の周辺に対応する画素に関連付けられた係数値よりも、大きくなる。従って、図８に示されるように、診断用画像において、被検体における特定の部分Ｈはその周辺部分に比べて明るく表示される。なお、係数器Ｍは、Ｂ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データを、その同一の画素に対しては同一の係数値を乗ずることにより、増幅している。このため、診断用画像において、被検体における自家蛍光の弱い部分は、その輝度が変化するもののその色は殆ど変わっていない。
【００６１】
従って、術者は、この診断用画像を観察することにより、被検体における自家蛍光が弱くなった部分を容易に識別することができるだけでなく、被検体の実際の色を略正確に認識することができる。
【００６２】
さらに、係数器Ｍの係数値は、差分データの各画素の値の変化に応じて、段階的に変化するので、差分データにおける輝度値の近い画素同士は、その係数値が互いに等しくなる。従って、図８に示されるように、診断用画像には、自家蛍光の強度に応じて段階的なパターンが現れる。このため、術者は、診断用画像におけるパターンを観察することにより、自家蛍光の強度の差を明確に認識することができる。
【００６３】
【第２実施形態】
本実施形態の電子内視鏡装置は、上記の第１実施形態の電子内視鏡装置の構成において、上記の演算回路Ｔ２８を本実施形態の演算回路Ｔ２８’で置き換えた点を、特徴としている。
【００６４】
図９は、この演算回路Ｔ２８’のブロック図である。この図９に示されるように、演算回路Ｔ２８’は、減算器，第１変換器Ｖ１，第２変換器Ｖ２，係数器Ｍ，及びルックアップテーブルＬＵＴを、有している。第１変換器Ｖ１は、各メモリＴ２４，Ｔ２５，Ｔ２６に、夫々接続されている。この第１変換器Ｖ１は、各メモリＴ２４，Ｔ２５，Ｔ２６から夫々読み出されたＢ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データを、輝度信号を示すＣＹデータ，並びに，一対の色差信号を夫々示すＣｂデータ及びＣｒデータに変換して出力する。これら輝度信号及び色差信号は、ＣＣＩＲ等において定められた規格に従うものであってもよい。
【００６５】
係数器Ｍは、第１変換器Ｖ１におけるＣＹデータが出力される端子，及びルックアップテーブルＬＵＴに接続されている。そして、この係数器Ｍは、第１変換器Ｖ１から出力されたＣＹデータを取得するとともに、このＣＹデータを、その各画素の値に係数値を乗ずることにより、増幅する。
【００６６】
ルックアップテーブルＬＵＴは、減算器を介して、第１変換器Ｖ１におけるＣＹデータが出力される端子，及びメモリＴ２７に接続されている。そして、このルックアップテーブルＬＵＴは、第１変換器Ｖ１から出力されたＣＹデータと、メモリＴ２７から読み出されたＦ画像データとの差分データを取得し、この差分データの各画素の値に、夫々、係数値を関連付ける。なお、係数値は、第１実施形態の場合と同様に、差分データが大きくなると、所定の単位ずつ段階的に大きくなる。そして、各画素毎に関連付けられた輝度値が、係数器Ｍに順次設定される。
【００６７】
第２変換器Ｖ２は、係数器Ｍ，並びに，第１変換器Ｖ１におけるＣｂデータ及びＣｒデータが出力される一対の端子に夫々接続されている。そして、この第２変換器Ｖ２は、係数器Ｍにより増幅されたＣＹデータと第１変換器Ｖ１から出力されたＣｂデータ及びＣｒデータとを取得して、Ｂ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データに変換して出力する。
【００６８】
なお、演算回路Ｔ２８’は、上記第１実施形態の演算回路Ｔ２８と同様に、３つの出力端子Ｐ１〜Ｐ３を、有している。そして、第２変換器Ｖ２から出力されたＢ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データは、夫々、各出力端子Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３へ出力される。
【００６９】
上述のように、本実施形態の演算回路Ｔ２８’は、Ｂ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データをＣＹデータ，Ｃｂデータ，及びＣｒデータに変換し、これらのうちの輝度信号を示すＣＹデータのみを増幅している。このため、モニタ３に表示される診断用画像では、被検体における自家蛍光の弱い部分は、その色が変化することなく、その輝度のみが高くなっている。従って、術者は、この診断用画像を観察することにより、被検体における自家蛍光の弱い部分を容易に識別できるだけでなく、被検体の色を正確に認識することができる。
【００７０】
【第３実施形態】
本実施形態の電子内視鏡装置は、上記の第１実施形態の電子内視鏡装置の構成において、上記の演算回路Ｔ２８を本実施形態の演算回路Ｔ２８’’で置き換えた点を、特徴としている。図１０は、この演算回路Ｔ２８’’のブロック図である。
【００７１】
なお、図６に示された第１実施形態の演算回路Ｔ２８において、その係数器Ｍは、各メモリＴ２４〜Ｔ２６から読み出されたＢ画像データ，Ｇ画像データ，及びＲ画像データを、夫々増幅していた。これに対し、本実施形態の演算回路Ｔ２８’’は、メモリＴ２４から読み出されたＢ画像データのみを増幅して、第１の出力端子Ｐ１へ出力する。そして、各メモリＴ２５，Ｔ２６から読み出されたＧ画像データ，及びＲ画像データは、夫々、増幅されずに各出力端子Ｐ２，Ｐ３へ出力される。この演算回路Ｔ２８’’におけるその他の構成は、上記演算回路Ｔ２８と同様である。
【００７２】
そして、この演算回路Ｔ２８’’のルックアップテーブルＬＵＴは、メモリＴ２５から読み出されたＧ画像データと、メモリＴ２７から読み出されたＦ画像データとの差分データを、取得し、この差分データの各画素毎に、第１実施形態と同様に係数値を決定し、係数器Ｍに設定する。
【００７３】
この演算回路Ｔ２８’’の各出力端子Ｐ１〜Ｐ３から出力されたデータは、ビデオプロセス回路Ｔ２９により診断用画像信号に変換される。すると、モニタ３には、この診断用画像信号が診断用画像として表示される。この診断用画像は、被検体のカラー画像を基に、被検体における自家蛍光が弱い部分に対応する領域が青く着色された状態で、表示されている。従って、術者は、被検体をそのカラー画像に近い状態で観察できるとともに、この被検体における自家蛍光の弱くなった部分が青く着色されている故に、当該部分を明確に識別することができる。
【００７４】
なお、被検体が消化器等の器官である場合には、当該被検体は、赤っぽい色をしている。このため、診断用画像における自家蛍光の弱い部分が青く着色されると、術者は、当該部分を識別しやすい。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明の電子内視鏡装置は、被検体のカラー画像に対応する画像信号に対して、この被検体における自家蛍光の強度分布に応じた画像処理を施すことにより、診断用画像信号を生成している。従って、この診断用画像信号が診断用画像として表示されると、術者は、この診断用画像を観察することにより、被検体のカラー画像を認識するとともに当該被検体における自家蛍光の強度分布を知ることができる。このため、術者は、被検体における病変が生じた可能性のある部分を、明瞭に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態の電子内視鏡装置を示す構成図
【図２】 本発明の実施形態のホイールを示す図
【図３】 本発明の実施形態の切換ホイールを示す図
【図４】 本発明の実施形態の照明及び画像取得のタイミングチャート
【図５】 本発明の実施形態の画像信号処理回路を示すブロック図
【図６】 本発明の第１実施形態の演算回路を示すブロック図
【図７】 差分データの値と係数値との関係を示すグラフ
【図８】 診断用画像例を示す模式図
【図９】 本発明の第２実施形態の演算回路を示すブロック図
【図１０】 本発明の第３実施形態の演算回路を示すブロック図
【符号の説明】
１ 電子内視鏡
１１ 配光レンズ
１２ 対物レンズ
１３ ライトガイド
１４ ＣＣＤエリアセンサ
２ 外部装置（光源・プロセッサ装置）
２０ 光源ユニット
２４ ホイール
２５，２７ モータ
２６ 切換ホイール
Ｔ プロセッサ
Ｔ１ タイミングコントローラ
Ｔ２ 画像信号処理回路
Ｔ２８ 演算回路
Ｍ 係数器
ＬＵＴ ルックアップテーブル
Ｖ１ 第１変換器
Ｖ２ 第２変換器
Ｔ３ システムコントローラ
Claims (9)
- 被検体を照明する照明光学系と、
青色光，緑色光，赤色光，及び，生体組織自体からの蛍光を励起する励起光を発し、これら青色光，緑色光，赤色光，及び励起光を、順次、前記照明光学系へ導く光源ユニットと、
前記被検体表面からの光のうちの励起光以外の成分を収束させて、この被検体表面の像を形成する対物光学系と、
前記対物光学系によって形成された被検体表面の像を撮像して画像信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子により取得された画像信号のうち、前記照明光学系に青色光が導かれている期間に対応する部分に基づいてＢ画像信号を取得し、前記照明光学系に緑色光が導かれている期間に対応する部分に基づいてＧ画像信号を取得し、前記照明光学系に赤色光が導かれている期間に対応する部分に基づいてＲ画像信号を取得し、前記照明光学系に励起光が導かれている期間に対応する部分に基づいて蛍光画像信号を取得し、取得したＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号から選択される参照画像信号から、蛍光画像信号を減算することにより差分信号を生成し、生成した差分信号の強度に応じて、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号から選択される１つ以上の増幅対象信号を増幅し、増幅した増幅対象信号，並びに，Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号のうちの増幅対象信号以外の信号を、診断用画像信号として出力するプロセッサと
を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。 - 前記増幅対象信号は、Ｂ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号である
ことを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡装置。 - 前記増幅対象信号は、Ｂ画像信号のみである
ことを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡装置。 - 前記参照画像信号は、Ｇ画像信号である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子内視鏡装置。 - 被検体を照明する照明光学系と、
青色光，緑色光，赤色光，及び，生体組織自体からの蛍光を励起する励起光を発し、これら青色光，緑色光，赤色光，及び励起光を、順次、前記照明光学系へ導く光源ユニットと、
前記被検体表面からの光のうちの励起光以外の成分を収束させて、この被検体表面の像を形成する対物光学系と、
前記対物光学系によって形成された被検体表面の像を撮像して画像信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子により取得された画像信号のうち、前記照明光学系に青色光が導かれている期間に対応する部分に基づいてＢ画像信号を取得し、前記照明光学系に緑色光が導かれている期間に対応する部分に基づいてＧ画像信号を取得し、前記照明光学系に赤色光が導かれている期間に対応する部分に基づいてＲ画像信号を取得し、前記照明光学系に励起光が導かれている期間に対応する部分に基づいて蛍光画像信号を取得し、取得したＢ画像信号，Ｇ画像信号，及びＲ画像信号を、輝度信号，及び１つ以上の色差信号に変換し、この輝度信号から蛍光画像信号を減算することにより差分信号を生成し、輝度信号を増幅対象信号として指定するとともに、指定した増幅対象信号を、生成した差分信号の強度に応じて増幅し、増幅した増幅対象信号，及び色差信号を、診断用画像信号として出力するプロセッサと
を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。 - 前記プロセッサは、増幅した増幅対象信号，及び色差信号を、カラー画像の青色成分，緑色成分，及び赤色成分に夫々対応させた３つの画像信号に変換するとともに、変換したこれら各画像信号を、診断用画像信号として出力する
ことを特徴とする請求項５記載の電子内視鏡装置。 - 前記プロセッサは、差分信号の強度が大きくなると、増幅対象信号の増幅のゲインを大きくする
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電子内視鏡装置。 - 前記プロセッサは、差分信号の強度に応じて、増幅対象信号の増幅のゲインを段階的に変化させる
ことを特徴とする請求項７記載の電子内視鏡装置。 - 前記プロセッサから出力された画像信号を表示するモニタを、
さらに備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
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